Nació en Shrewsbury en 12 de Febrero de 1809. Fue el cuarto hijo del Dr Robert Waring Darwin. Su madre murió cuando Darwin tenía ocho años. El hermano mayor de Darwin, Erasmus Alvey estaba más interesado por la literatura y el arte que por la ciencia; acerca de las diferencias entre los hermanos Charles Darwin escribió que él estaba "de acuerdo con la opinión de Francis Galton acerca de que la educación y el entorno producen un pequeño efecto sobre la mente de cualquiera, y que la mayoría de nuestras cualidades son innatas" ("Life and letters", Londres, 1887, p.22). Darwin pensaba que su propio éxito se debió a "el amor por la ciencia, la paciencia sin limite para las largas reflexiones sobre cualquier materia, el método para la observación y la recolección de hechos y unas pizcas de inventiva así como de sentido común". También dijo "trato permanentemente de mantener mi mente libre, sin prejuicios, de modo que pueda dar lugar a cualquier hipótesis, aunque por más que me gusten (y no puedo evitar formarme una sobre cada materia), he de rechazarlas cuando los hechos se muestran opuestos a ellas". Las causas esenciales de su éxito pueden encontrarse en esta ultima frase, el genio creativo inspirado en el conocimiento existente para construir nuevas hipótesis a partir de las cuales alcanzar nuevos conocimientos, la mente impasible en calma, la honestidad transparente y el amor por la verdad que le permitían abandonar o modificar sus propias creaciones cuando dejaban de ser coherentes con la realidad observada.

En su tiempo, los naturalistas ya estaban considerando y discutiendo el problema de la evolución, aunque Alfred Russel Wallace fue el único quien, de forma independiente a Darwin, vio claramente el camino hacia la solución. Es verdad que la hipótesis de la selección natural es la misma que la que fue sugerida mucho antes por W. C. Wells ("Phil. Trans.", 1813) y Patrick Matthew Matthew ("Naval Timber and Arboriculture", 1831), pero sus puntos de vista se perdieron de vista y no produjeron ningún efecto sobre el conjunto de los naturalistas. En la formación de Darwin la obra Sir Charles Lyell "Principles of Geology" jugó un importante papel, introduciendo en la mente de los hombres los grandes cambios producidos por los procesos naturales, y conduciéndolos por su lúcida y acalorada discusión sobre los puntos de vista de Lamarck y otros, al reflejo de dichos cambio sobre la evolución.
La educación más temprana de Darwin se desarrolló en Shrewsbury, pasó los siete años en el Shrewsbury School bajo el Dr Samuel Butler (1744-1839). Era un sistema muy cerrado de educación con el que ganó mas bien poco. En 1825 fue a Edimburgo para prepararse como médico, lo cual no se ajustaba mucho a su naturaleza. En su segundo año en la Universidad de Edimburgo asistió a las clases de Robert Jameson, seguidor de la teoría de Werner, "pero estaban tremendamente embotados. el único efecto que causaban sobre mi era la determinación de que nunca en mi vida leería un libro de geología y que de ningún modo estudiaría esa ciencia. Aunque estoy seguro de que sí que estaba preparado para un tratamiento filosófico de la materia" (Autobiografía, p.52). Después de dos cursos su padre aceptó que su hijo no tenia interés por la medicina, y en 1828 lo envió a Cambridge con la idea de que se convirtiera en clérigo. Se matriculó en el Christ's College, y se gradúo en 1831. Por este tiempo había empezado a mostrar interés por el deporte y por la entomología, especialmente por coleccionar escarabajos. Tanto en Edimburgo, donde en 1826 leyó su primer trabajo científico, como en Cambridge, se ganó la amistad de muchos científicos ya mayores de edad . Robert Edmond Grant y William Macgillivray en los comienzos, John Stevens y Adam Sedgwick más tarde. A pesar de su antipatía inicial por la geología, Darwin pasó la mayor parte de Agosto de 1831 realizando un tour geológico por Gales con Adan Sedgwick, el cual estaba estudiando las rocas que más tarde definiría como el Sistema Cámbrico. "En estas excursiones me causó gran impresión lo fácil que es pasar por alto fenómenos, a pesar de su interés e importancia, hasta que han sido observados por otra persona. Pasamos muchas horas examinando rocas con extremo cuidado ... pero ninguno de nosotros vio muestras del maravilloso fenómeno glacial en todo nuestro alrededor" (Autobiografía, p.70). A la vuelta de esta excursión geológica recibió una carta de Henslow urgiéndole a solicitar una plaza de naturalista en el Beagle, para realizar una expedición con objetivos de investigación y estudio. Y aunque a su padre no le gustó la idea, Darwin comenzó el 27 de diciembre de 1831 un viaje que duraría hasta el 2 de octubre de 1836, y es cierto que a la vuelta de este viaje apenas volvió a salir de Gran Bretaña.

Darwin estaba encantado con el viaje más por la ocasión de conocer y tratar al capitán del Beagle, Fitrz Roy, que por sus tareas a bordo como naturalista. Como regalo de bienvenida Fitz Roy dio a Darwin el primer volumen de "Principles de Geology" de Charles Lyell, que había sido publicado un año antes. Leyendo con gran interés este volumen y los dos siguientes que le fueron enviados durante el viaje, Darwin se convirtió en autodidacta en geología.

Durante todo el viaje en el Beagle Darwin practico la geología con excitación y entusiasmo. Cuando escribía a su hermana en casa, remarcaba, "no hay nada como la geología; el placer del primer día de caza de la perdiz no tiene nada que hacer comparado con el descubrimiento de huesos fósiles, que te cuentan su propia historia de los tiempos en que se formaron con una lengua casi viva...! (Correspondencia, v.1, p 445) o "a penas puedo dormir por las noches solo de pensar en (mi) geología" (Correspondencia, v.1, p 445).

En Chile, el 20 de Febrero de 1835, Darwin experimentó un terremoto muy fuerte y poco después vio evidencias de cómo había habido un levantamiento de varios pies en la región. Debido a que uno de los aspectos importantes de los principios de Lyell era el concepto de estado estacionario, levantamientos, erosión y deposición están todos compensados, Darwin observó y guardó en su mente esta dramática evidencia de la elevación acompañada luego por calma y deposición. Así, hipotetizó que, antes de verlos como actualmente los vemos, los arrecifes de coral del Pacifico se desarrollaron en los márgenes de masas de tierras en calma, pasando a través de los tres estados de franjas de arrecife, barreras de arrecife y atolones. "Ningún otro trabajo mío ha empezado de un modo tan deductivo como éste; la teoría completa fue pensada en la costa oeste de Sudamérica antes de que hubiese visto nunca un auténtico arrecife de coral. Tenía entonces sólo que verificar y examinar mis puntos de vistas a través de un muy cuidadoso examen de los arrecifes vivos. Pero debe ser tenido en cuenta que yo había estado durante los dos años anteriores atento a los efectos sobre las orillas de las intermitentes elevaciones de la tierra, junto con la denudación y deposición de sedimentos. Esto necesariamente me condujo a reflexionar sobre los efectos de los periodos de calma, y fue fácil sustituir en la imaginación la deposición continuada de sedimentos por el crecimiento del coral. Al hacer ésto se formo mi teoría sobre la formación de las barreras de coral y los atolones" (Autobiografía, p. 98, 99).

De 1838 a 1841 fue secretario de la Geológica Society, y leyó mucho a Sir Charles Lyell, a quien dedicó su segunda edición de su "Journal". El 29 de enero de 1839 se casó con su prima, Emma Wedgwood. Vivieron en Londres hasta septiembre de 1842, cuando se mudaron a Down, que fue la casa de Darwin para el resto de su vida. La salud de Darwin se resintió y permaneció en estado delicado durante toda la vida. Durante ocho años (1846-1854) trabajó duramente en cuatro fonográficos sobre los especímenes vivos y fósiles de Cirripede Crustacea, hacia el final de este trabajo Darwin estaba ya muy cansado de él, sobre todo debido a los sinónimos. Durante un tiempo quiso comenzar un movimiento para desterrar la costumbre por la que al nombre de una especie se le añadía el nombre de quien primero la describió, costumbre que el creía conducía a un trabajo muy malo al perder metodología en la nomenclatura. Durante este tiempo estaba muy metido en una serie de preguntas que le conducirían al mayor trabajo de su vida "Origin of Species", publicado en noviembre de 1859.

En 1837 empezó a recopilar información sobre la creación de razas de animales domésticos y tipos de plantas, y vio que "la clave del éxito del hombre es la selección". Pero cómo la selección podía aplicarse a organismos vivos en estado natural permaneció durante algún tiempo siendo un misterio. Se le ocurrieron muchas ideas, y muchas fueron desechadas. Tuvo la idea de "leyes de cambio" que hacen que la especie se desarrolle, madure y finalmente muera de modo análogo a los individuos, así la especie puede dar lugar a otra o simplemente morir sin haber continuado su línea. En octubre de 1838 leyó "Population" de Malthus, y en seguida le llamó la atención la idea de "lucha por la existencia". En 1842 escribió un borrador que dos años más tarde se convertiría en un ensayo. Durante el desarrollo de "Origin of Species" Darwin escribía a su amigo Sir Joseph Hooker, "al fin he visto un pequeño rayo de luz, y estoy casi convencido (en contra de lo que en un principio pensaba), que las especies no son inmutables". Urgido por Lyell comenzó la preparación de un tercer y más extenso tratado, y lo tenia casi completo cuando en junio de 1858 recibió un ensayo manuscrito de A.R.Wallace, Wallace le pedía a Darwin su opinión sobre su ensayo, el cual pedía que fuera reenviado a Lyell. Darwin se quedo impresionado al ver que el ensayo era un resumen de su propia teoría de la selección natural. Lo reenvío el mismo día, escribiéndole a Lyell "tus palabras se han hecho ciertas como una venganza, debería haberme anticipado". Darwin se puso en manos de Lyell y Hooker, quienes decidieron enviar el ensayo de Wallace a la Linnean Society junto con el resumen del trabajo de Darwin y su ensayo, junto con una carta que escribieron al secretario. La rivalidad por el descubrimiento del gran principio de la selección natural fue el principio de una amistad que duraría toda la vida entre Darwin y Wallace. Wallace estaba en cama enfermo cuando empezó a pensar en la obra "Population" de Malthus que había leído dos años antes, de repente la idea de supervivencia del más apto le vino a la mente, en dos horas había sacado casi toda la teoría y en tres días más tenia escrito su ensayo. Darwin, que también se inspiro en la lectura de la obra de Malthus en 1838, no publicó su obra hasta casi 20 años después, sólo cuando Wallace le envío su propio ensayo.

De joven Charles Darwin fue un cristiano creyente y de hecho fue a Cambridge para estudiar para clérigo, pero es casi seguro que todo esto fuera por la influencia de su familia mas que por el tiempo y esfuerzo dedicado por él a pensar sobre el tema de la religión. Cuando si que empezó a reflexionar profundamente sobre el tema fue durante los dos años siguientes a su vuelta del viaje en el Beagle, sus propias palabras son: "la duda crece sobre mi, y me aleja a una velocidad lenta, pero sin vuelta. A una velocidad tan lenta que no produce sobre mi tensión". Su actitud fue la de un agnóstico tolerante y no agresivo, simpatizante y colaborador con las actividades sociales y la caridad de la iglesia. Fue muy reacio a que sus ideas sobre los asuntos religiosos pudieran influir sobre el resto de asuntos.

Charles Darwin fue galardonado por todas las sociedades importantes. Fue nombrado caballero de la orden prusiana, miembro de la Berlin Academy of Sciences, miembro en la sección de botánica del French Institute. Recibió el premio de Bressa de la Royal Academy of Turin, y la medalla Baly del Royal College of Physicians.
Tuvo dos hijas y cinco hijos, cuatro de los cuales fueron personas destacadas en su tiempo, Sir George Howard, que fue profesor de astronomía y filó sofo experimental en Cambridge, Francis Darwin, el distinguido botánico, Leonard fue comandante en el cuerpo de ingenieros reales, y más tarde un famoso economista, y Horace, quien fue ingeniero civil.
Murió en 19 de Abril de 1882, y fue enterrado en la Abadía de Westminster.